基于近场动力学的预埋吊件吊点受拉破坏形态分析

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装配式建筑的大力推广使得混凝土预制构件的需求量激增。随着现代建筑逐渐向大跨高层的趋势发展,轻质混凝土预制构件也得以快速发展。而轻质混凝土预制构件生产、吊装过程中离不开预埋吊件。目前工程应用中的预埋吊件种类繁多,传力途径和受力特点也不尽相同,使得轻质混凝土预制构件吊点承载力影响因素多,导致最终吊点处破坏形态各异。受拉荷载是其所受的主要荷载之一。对于吊点在受拉荷载下的破坏形态,若全部采用试验研究,既不可行,亦不必要。因此,在梳理了传统的关于混凝土的数值分析方法之后,有必要基于近场动力学方法,研究吊点在受拉荷载作用下最终破坏形态。本文的主要研究工作如下:以受力特点为依据,预埋吊件可分为扩底类、钢筋焊接类和其他扁钢类。考虑到应用性和前期的试验,本文重点研究扩底类联合锚栓预埋吊件吊点受拉荷载作用下的破坏形态。梳理了预埋吊件的研究现状和相关的数值分析方法。应用有限元分析软件来模拟前期试验研究中的两个不同埋深的联合锚栓预埋吊件拉拔试验。借助ABAQUS有限元分析软件,针对预埋吊件埋置深度为100mm和130mm的两类试件,建立了联合-100和联合-130两个模型。最后结果表明,两个模型在吊点处均发生混凝土锥体破坏,破坏角度在45°左右,大于前期的试验角度和规范值。应用近场动力学方法模拟,对前期试验试件建立模型,对吊点处混凝土进行建模。将轻骨料混凝土近似为PMB材料进行模拟,吊点发生锥体破坏,锥体角度接近35°,与前期试验值存在相应差距,而接近《技术规程》以及《AC1318》的规范值。为了验证模拟结果,本文对吊件埋深为100mm和130mm的两组试件进行拉拔试验,分析预埋吊件在轻骨料混凝土中的破坏形态。结果表明所选预埋吊件在轻骨料混凝土中全部发生锥体破坏。与课题组前期的试验相比取得了较为——致的结果,出现的锥体破坏角度在22°至23°之间,和国内外规范所规定的理想得锥体破坏角度相比偏低,使用近场动力学方法的模拟结果更接近此结果。本文的创新之处在于:以往对于预埋吊件吊点的破坏形态研究多采用试验方法,即使应用数值方法也多是传统有限元方法进行模拟,本文则是将近场动力学方法应用于吊点的破坏形态研究之中。同时,根据PMB材料模型模拟混凝土的结果来推导轻骨料混凝土的PMB材料参数。应用得到的参数建立模型对吊点受拉破坏形态进行模拟,与传统有限元方法模拟的结果相比,更为接近试验值与规范值。
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